【摘 要】
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高压厚壁圆管在工作中可能发生疲劳断裂,对国民经济和生命财产造成重大损失。因此,研究厚壁圆管的疲劳寿命问题具有重要的实际意义。 本文采用有限元软件ANSYS对厚壁圆管进
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高压厚壁圆管在工作中可能发生疲劳断裂,对国民经济和生命财产造成重大损失。因此,研究厚壁圆管的疲劳寿命问题具有重要的实际意义。
本文采用有限元软件ANSYS对厚壁圆管进行了二维和三维有限元模拟分析。首先利用F影响系数并考虑压力介质的影响,对两支具有初始裂纹的模拟管进行了KI了二维有限元计算。计算KI达到KIC的裂纹深度,与实验一致。本文将Paris方程作为厚壁圆管内表面裂纹扩展速率模型并给出方程系数,计算结果与实验结果相吻合。在此基础上计算了实验模拟管的疲劳寿命,给出了压力一疲劳寿命关系曲线。
通过对厚壁圆管的数值模拟分析,给出了一些研究结果:
(1)用二维数值方法并考虑影响系数F,给出的计算值满足对具有内表面裂纹厚壁圆管应力强度因子KI的计算要求。
(2)Paris方程作为厚壁圆管内表面裂纹扩展速率模型及本文给出的方程系数对计算相关材料的模拟管的裂纹扩展速率是有效的。
(3)厚壁圆管材料和工艺处理相同、壁厚比也相同的情况下,厚壁圆管初始裂纹及扩展过程中的裂纹短轴长度与长轴长度之比对疲劳寿命有较大的影响。本文给出了保守计算的典型实例。
(4)本文把复杂的三维问题简化成为了二维问题,大大减小了对应力强度因子的计算量,从而具有一定的工程应用价值。
(5)本文,结合了加权函数法与有限元法的优点,确定了影响系数,并且与实验相比较,结果是正确的。
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